JP2016143505A - Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte power storage element and nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte power storage element and nonaqueous electrolyte power storage element Download PDF

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勇人 山川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for suppressing degradation of durability and an output/input characteristic in a high temperature area within a normal use temperature zone by increasing the increase start temperature of inner resistance in a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte power storage element which increases the internal resistance when the temperature exceeds the normal use temperature zone.SOLUTION: In a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte power storage element, an intermediate layer containing conductive agent and fluorine-contained resin binder is provided between a positive electrode collector and a positive electrode mixture layer, and the porosity of the positive electrode mixture layer is set to 39% or less, whereby the increase start temperature of the inner resistance can be increased, and degradation in durability and output/input characteristic in a high temperature range within a normal use temperature zone can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水電解質蓄電素子用正極板に関する。また、本発明は、当該水電解質蓄電素子用正極板を備える非水電解質蓄電素子に関する。   The present invention relates to a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element. The present invention also relates to a non-aqueous electrolyte storage element including the positive electrode plate for a water electrolyte storage element.

非水電解質二次電池やリチウムイオンキャパシタ等の非水電解質蓄電素子は、電源又は補助電源として多用されている。特に、非水電解質二次電池は、小型化、軽量化、薄型化、エネルギーの高密度化等に対応できるため、電子機器、自動車等の電源として広く利用されている。   Nonaqueous electrolyte storage elements such as nonaqueous electrolyte secondary batteries and lithium ion capacitors are frequently used as power supplies or auxiliary power supplies. In particular, nonaqueous electrolyte secondary batteries are widely used as power sources for electronic devices, automobiles, and the like because they can cope with size reduction, weight reduction, thickness reduction, energy density, and the like.

非水電解質蓄電素子には、充放電特性、エネルギー密度等の性能が優れていることに加えて、高い安全性を備えていることが要求される。特に、非水電解質蓄電素子は、誤操作、不正使用等によって過充電されると蓄電素子内部の温度が通常使用温度域を超えて上昇するような事態も想定される。そのため、非水電解質蓄電素子の過充電に対する安全対策がとりわけ重要になっている。   Nonaqueous electrolyte storage elements are required to have high safety in addition to excellent performance such as charge / discharge characteristics and energy density. In particular, when the nonaqueous electrolyte storage element is overcharged due to erroneous operation, unauthorized use, or the like, a situation in which the temperature inside the storage element rises beyond the normal use temperature range is also assumed. Therefore, safety measures against overcharging of the nonaqueous electrolyte storage element are particularly important.

従来、非水電解質蓄電素子の過充電に対する安全対策について、種々検討されている。例えば、特許文献1には、集電体と電極合剤との間に、導電剤と特定のポリフッ化ビニリデンとを含む導電層とを設けることによって、過充電によって電池内部の温度が上昇した場合に内部抵抗が上昇して集電体と電極合剤との間の電流を遮断し、過熱を防止できることが報告されている。   Conventionally, various safety measures against overcharging of nonaqueous electrolyte storage elements have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a case where the temperature inside the battery is increased due to overcharge by providing a conductive layer containing a conductive agent and specific polyvinylidene fluoride between the current collector and the electrode mixture. It has been reported that the internal resistance is increased to interrupt the current between the current collector and the electrode mixture, thereby preventing overheating.

特開2012−104422号公報JP 2012-104422 A

特許文献1のように、集電体と電極合剤の間に、導電剤とポリフッ化ビニリデンとを含む導電層を設ける場合、当該導電層は内部抵抗の上昇開始温度が低いと、過充電されていない状態でも、通常使用温度域内の高温域で使用した際に内部抵抗が上昇し、耐久性や出入力特性が低下することが懸念される。   When a conductive layer containing a conductive agent and polyvinylidene fluoride is provided between the current collector and the electrode mixture as in Patent Document 1, the conductive layer is overcharged when the internal resistance rise start temperature is low. Even if not, there is a concern that the internal resistance increases when used in a high temperature range within the normal use temperature range, and the durability and input / output characteristics decrease.

そこで、本発明は、通常使用温度域を超えた際に内部抵抗を上昇させる非水電解質蓄電素子用正極板において、内部抵抗の上昇開始温度を高める技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for increasing the temperature at which internal resistance rises in a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element that raises internal resistance when it exceeds a normal use temperature range.

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、非水電解質蓄電素子用の正極板において、正極集電体と正極合剤層との間に、導電剤及び含フッ素樹脂バインダーを含む中間層を設け、且つ当該正極合剤層の多孔度を39%以下にすることによって、内部抵抗の上昇開始温度を高めることができ、通常使用温度域内の高温域における耐久性や出入力特性の低下を抑制させることが可能になることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。   The present inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, in the positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element, a conductive agent and a fluorine-containing resin binder are interposed between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer. In addition, by increasing the porosity of the positive electrode mixture layer to 39% or less, it is possible to increase the temperature at which the internal resistance starts rising, and durability and input / output in a high temperature range within the normal use temperature range. It has been found that it is possible to suppress deterioration of characteristics. The present invention has been completed by further studies based on such knowledge.

即ち、本発明の非水電解質蓄電素子用正極板の一態様は、正極集電体と、正極活物質を含む正極合剤層と、前記正極集電体と前記正極合剤層との間に位置する中間層とを備え、前記中間層が、導電剤及び含フッ素樹脂バインダーを含み、前記正極合剤層の多孔度が39%以下であることを特徴とする。このような構成を備えさせることによって、内部抵抗の上昇開始温度を高めて、通常使用温度域内の高温域における耐久性や出入力特性の低下を抑制させることが可能になる。   That is, one aspect of the positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is a positive electrode current collector, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, and between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer. An intermediate layer positioned, the intermediate layer including a conductive agent and a fluorine-containing resin binder, wherein the positive electrode mixture layer has a porosity of 39% or less. By providing such a configuration, it is possible to increase the rise start temperature of the internal resistance and suppress the deterioration of the durability and input / output characteristics in a high temperature range within the normal use temperature range.

また、本発明の非水電解質蓄電素子用正極板の好適な一態様では、前記正極合剤層の多孔度を15〜39%に設定する。更に、本発明の非水電解質蓄電素子用正極板の好適な一態様では、前記含フッ素樹脂バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを使用する。また、本発明の非水電解質蓄電素子用正極板の好適な一態様では、前記正極合剤層の塗布質量を0.5〜2.5g/100cm2に設定する。このような構成を備えることによって、より一層効果的に内部抵抗の上昇開始温度を高めることが可能になる。 Moreover, in the suitable one aspect | mode of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte electrical storage elements of this invention, the porosity of the said positive mix layer is set to 15 to 39%. Furthermore, in a preferred embodiment of the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte storage element of the present invention, polyvinylidene fluoride is used as the fluorine-containing resin binder. Moreover, in the suitable one aspect | mode of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte electrical storage elements of this invention, the application mass of the said positive mix layer is set to 0.5-2.5 g / 100cm < 2 >. By providing such a configuration, it is possible to increase the internal resistance rise start temperature more effectively.

また、本発明の非水電解質蓄電素子の一態様は、前記非水電解質蓄電素子用正極板を備えることを特徴とする。更に、本発明の蓄電装置の一態様は、前記非水電解質蓄電素子を備えることを特徴とする。このような構成を備えることによって、内部抵抗の上昇開始温度を高められ、通常使用温度域内の高温域における耐久性や出入力特性の低下を抑制した非水電解質蓄電素子及び蓄電装置を提供することが可能になる。   Moreover, one aspect of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is characterized by comprising the positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element. Furthermore, one mode of the power storage device of the present invention includes the nonaqueous electrolyte power storage element. By providing such a configuration, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte electricity storage element and an electricity storage device that can increase the rise start temperature of internal resistance and suppress deterioration in durability and input / output characteristics in a high temperature range within a normal use temperature range. Is possible.

本発明によれば、通常使用温度域を超えた際に内部抵抗を上昇させる非水電解質蓄電素子用正極板において、内部抵抗の上昇開始温度を高めさせることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte electrical storage elements which raises internal resistance when it exceeds a normal use temperature range, increase start temperature of internal resistance can be raised.

本発明の正極板の一態様の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the one aspect | mode of the positive electrode plate of this invention. 本発明の非水電解質蓄電素子の一態様である矩形状の非水電解質蓄電素子の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of the rectangular nonaqueous electrolyte electrical storage element which is one aspect | mode of the nonaqueous electrolyte electrical storage element of this invention. 本発明の蓄電装置の一態様の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of the one aspect | mode of the electrical storage apparatus of this invention.

1.非水電解質蓄電素子用正極板
本発明の正極板は、非水電解質蓄電素子の正極として使用される正極板である。本発明の正極板の一態様の断面図を図1に示す。図1に示すように、本発明の正極板は、正極集電体11と、正極集電体に接触する中間層12と、正極合剤層13とを有する構造を備える。また、本発明の正極板は、前記中間層が導電剤及び含フッ素樹脂バインダーを含み、前記正極合剤層の多孔度が39%以下であることを特長として備える。以下、本発明の正極板について詳述する。
1. Positive electrode plate for nonaqueous electrolyte storage element The positive electrode plate of the present invention is a positive electrode plate used as a positive electrode of a nonaqueous electrolyte storage element. A cross-sectional view of one embodiment of the positive electrode plate of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the positive electrode plate of the present invention has a structure having a positive electrode current collector 11, an intermediate layer 12 in contact with the positive electrode current collector, and a positive electrode mixture layer 13. The positive electrode plate of the present invention is characterized in that the intermediate layer contains a conductive agent and a fluorine-containing resin binder, and the porosity of the positive electrode mixture layer is 39% or less. Hereinafter, the positive electrode plate of the present invention will be described in detail.

[正極集電体]
本発明の正極板に使用される正極集電体としては、特に制限されないが、例えば、アルミニウム及びその金属を含む合金等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料等が挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが好ましい。
[Positive electrode current collector]
Although it does not restrict | limit especially as a positive electrode electrical power collector used for the positive electrode plate of this invention, For example, metal materials, such as aluminum and the alloy containing the metal; Carbonaceous materials, such as carbon cloth and carbon paper, etc. are mentioned. Among these, aluminum is preferable.

[中間層]
本発明の正極板において、中間層は、正極集電体と正極合剤層の間に配置される。当該中間層は、導電剤及び含フッ素樹脂バインダーを含有する。このような中間層を設けることによって、通常使用温度域を超えた際に内部抵抗を上昇させることが可能になる。
[Middle layer]
In the positive electrode plate of the present invention, the intermediate layer is disposed between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer. The intermediate layer contains a conductive agent and a fluorine-containing resin binder. By providing such an intermediate layer, it is possible to increase the internal resistance when the normal use temperature range is exceeded.

中間層に使用される導電剤としては、導電性材料であることを限度として、特に制限されないが、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維等の炭素材料:金属(アルミニウム、銀、金等)粉、金属繊維等の金属材料;導電性セラミックス材料等が挙げられる。これらの導電剤の中でも、塗工性、導電性等の観点から、好ましくは炭素材料、更に好ましくはアセチレンブラックが挙げられる。これらの導電剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The conductive agent used for the intermediate layer is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, carbon materials such as acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whisker, and carbon fiber: metal ( (Aluminum, silver, gold, etc.) metal materials such as powder and metal fibers; conductive ceramic materials and the like. Among these conductive agents, from the viewpoints of coatability and conductivity, carbon materials are preferable, and acetylene black is more preferable. These electrically conductive agents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

導電剤の嵩密度については、特に制限されないが、1.0g/cm3以下であることが好ましい。導電剤の嵩密度が1.0g/cm3以下であれば、導電剤がより多くのバインダーと接触することになり、正極合剤層への中間層のバインダーの流出を効果的に抑制することができ、通常使用温度域を超えた際に、バインダーの膨潤に伴う正極板の抵抗の変化幅が大きくなるので好ましい。より好ましくは0.6g/cm3以下、さらに好ましくは0.06g/cm3以下である。また、導電剤の嵩密度は、電極の加工性を確保するという観点から、0.01g/cm3以上であることが好ましい。なお、前記嵩密度は、JIS K 1469に記載の方法に基づいて測定される値である。 The bulk density of the conductive agent is not particularly limited, but is preferably 1.0 g / cm 3 or less. If the bulk density of the conductive agent is 1.0 g / cm 3 or less, the conductive agent will come into contact with more binder, effectively suppressing the outflow of the binder of the intermediate layer to the positive electrode mixture layer. When the temperature exceeds the normal operating temperature range, the change width of the resistance of the positive electrode plate accompanying the swelling of the binder is increased, which is preferable. More preferably, it is 0.6 g / cm 3 or less, and further preferably 0.06 g / cm 3 or less. Moreover, it is preferable that the bulk density of a electrically conductive agent is 0.01 g / cm < 3 > or more from a viewpoint of ensuring the workability of an electrode. The bulk density is a value measured based on the method described in JIS K 1469.

また、導電剤の比表面積については、特に制限されないが、5.0m2/g以上であることが好ましい。より好ましくは30m2/g以上、更に好ましくは60m2/g以上である。このような比表面積を充足することにより、導電剤がより多くのバインダーと接触することになり、正極合剤層への中間層のバインダーの流出を効果的に抑制することができ、導電剤とバインダーの接触面が増大し、通常使用温度域を超えた際に、バインダーの膨潤に伴う正極板の抵抗の変化幅が大きくなるので好ましい。また、導電剤の比表面積は、電極の加工性を確保するという観点から、1000m2/g以下であることが好ましい。より好ましくは200m2/g以下、さらに好ましくは100m2/g以下である。なお、前記比表面積は、多点法を用いた窒素吸着法(相対蒸気圧は0.05〜0.2)により測定されるBET比表面積である。 The specific surface area of the conductive agent is not particularly limited, but is preferably 5.0 m 2 / g or more. More preferably, it is 30 m < 2 > / g or more, More preferably, it is 60 m < 2 > / g or more. By satisfying such a specific surface area, the conductive agent comes into contact with more binder, and the outflow of the binder of the intermediate layer to the positive electrode mixture layer can be effectively suppressed. When the contact surface of the binder increases and exceeds the normal use temperature range, the change width of the resistance of the positive electrode plate accompanying the swelling of the binder becomes large, which is preferable. Moreover, it is preferable that the specific surface area of a electrically conductive agent is 1000 m < 2 > / g or less from a viewpoint of ensuring the workability of an electrode. More preferably, it is 200 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 100 m < 2 > / g or less. The specific surface area is a BET specific surface area measured by a nitrogen adsorption method using a multipoint method (relative vapor pressure is 0.05 to 0.2).

中間層において、導電剤の含有量としては、特に制限されないが、例えば、中間層の総量当たり、導電剤が10質量%以上、好ましくは20〜90質量%、更に好ましくは20〜50質量%が挙げられる。   In the intermediate layer, the content of the conductive agent is not particularly limited. For example, the conductive agent is 10% by mass or more, preferably 20 to 90% by mass, more preferably 20 to 50% by mass, based on the total amount of the intermediate layer. Can be mentioned.

中間層に使用される含フッ素樹脂バインダーの種類については、結着剤として使用できることを限度として特に制限されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の様なフッ化ビニリデン含有共重合体、フッ素ゴム等が挙げられる。これらの含フッ素樹脂バインダーは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの含フッ素樹脂バインダーの中でも、内部抵抗の上昇開始温度をより一層効果的に高めさせるという観点から、好ましくはポリフッ化ビニリデンが挙げられる。   The type of the fluorine-containing resin binder used in the intermediate layer is not particularly limited as long as it can be used as a binder. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride- Examples thereof include vinylidene fluoride-containing copolymers such as hexafluoropropylene copolymer, and fluororubber. These fluorine-containing resin binders may be used alone or in combination of two or more. Among these fluorine-containing resin binders, polyvinylidene fluoride is preferably used from the viewpoint of further effectively increasing the temperature at which internal resistance starts to rise.

中間層において、含フッ素樹脂バインダーの含有量としては、特に制限されないが、例えば、中間層の総量当たり、含フッ素樹脂バインダーが90質量%以下、好ましくは10〜80質量%、更に好ましくは50〜80質量%が挙げられる。このような範囲を充足することによって、通常の作動時の抵抗値を低く抑えることができる。   In the intermediate layer, the content of the fluorine-containing resin binder is not particularly limited, but for example, the fluorine-containing resin binder is 90% by mass or less, preferably 10 to 80% by mass, more preferably 50 to 50%, based on the total amount of the intermediate layer. 80 mass% is mentioned. By satisfying such a range, the resistance value during normal operation can be kept low.

中間層には、導電剤及び含フッ素樹脂バインダーの他に、必要に応じて、増粘剤、フィラー等の添加剤が含有されてもよい。また、中間層には、本発明の効果を阻害しない範囲において、正極合剤層中に含まれる正極活物質が含まれていてもよい。   In the intermediate layer, in addition to the conductive agent and the fluorine-containing resin binder, additives such as a thickener and a filler may be contained as necessary. Further, the intermediate layer may contain a positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer as long as the effects of the present invention are not impaired.

増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類等が挙げられる。これらの増粘剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Examples of the thickener include polysaccharides such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. These thickeners may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

フィラーとしては、例えば、ポリプロピレン,ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、無定形シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が挙げられる。これらのフィラーは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Examples of the filler include olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, amorphous silica, alumina, zeolite, glass, and carbon. These fillers may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

中間層の厚みについては、例えば、10μm以下、好ましくは5μm以下、更に好ましくは3μm以下が挙げられる。このような範囲を充足することによって、通常作動時の温度では抵抗値を低く抑えることができる。また、中間層の厚みの下限値については、特に制限されないが、例えば、0.1μm以上が挙げられる。   The thickness of the intermediate layer is, for example, 10 μm or less, preferably 5 μm or less, and more preferably 3 μm or less. By satisfying such a range, the resistance value can be kept low at the temperature during normal operation. Further, the lower limit value of the thickness of the intermediate layer is not particularly limited, and examples thereof include 0.1 μm or more.

中間層は、構成成分を混練し合剤とし、N−メチルピロリドン、トルエン等の有機溶媒又は水に混合してペーストを調製した後、得られたペーストを前記正極集電体の上に塗工し、乾燥、ロールプレス等で密度及び厚みを調整することによって形成することができる。塗布、乾燥等の方法や条件については周知のものを採用すればよい。   The intermediate layer kneaded the constituent components into a mixture, mixed with an organic solvent such as N-methylpyrrolidone or toluene or water to prepare a paste, and then applied the obtained paste onto the positive electrode current collector And it can form by adjusting a density and thickness by drying, a roll press, etc. Known methods and conditions such as coating and drying may be employed.

[正極合剤層]
本発明の正極板において、正極合剤層は、前記中間層上に設けられ、正極活物質及びバインダーを含有する。
[Positive electrode mixture layer]
In the positive electrode plate of the present invention, the positive electrode mixture layer is provided on the intermediate layer and contains a positive electrode active material and a binder.

本発明において、正極合剤層は多孔度が39%以下に設定される。正極合剤層の多孔度が39%以下にすることによって、前記中間層への非水電解質の接触量(即ち、前記中間層に浸透している非水電解質量)が減少し、その結果、前記中間層の膨潤開始温度が高温側に移行させ、内部抵抗の上昇開始温度を高めることが可能になる。内部抵抗の上昇開始温度をより一層効果的に高めさせるという観点から、正極合剤層の多孔度として、好ましくは30%以下が挙げられる。   In the present invention, the positive electrode mixture layer has a porosity set to 39% or less. By setting the porosity of the positive electrode mixture layer to 39% or less, the contact amount of the non-aqueous electrolyte to the intermediate layer (that is, the non-aqueous electrolytic mass permeating the intermediate layer) is reduced, and as a result, The swelling start temperature of the intermediate layer is shifted to the high temperature side, and the rise start temperature of the internal resistance can be increased. From the viewpoint of more effectively increasing the internal resistance rise start temperature, the porosity of the positive electrode mixture layer is preferably 30% or less.

また、正極合剤層の多孔度の下限値については、特に制限されないが、優れた加工性を備えさせるという観点から、好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上が挙げられる。正極合剤層の多孔度が15%未満であれば、正極板が折れやすくなり、巻回するのが困難になる傾向が現れてくる。   The lower limit of the porosity of the positive electrode mixture layer is not particularly limited, but preferably 15% or more, more preferably 20% or more, from the viewpoint of providing excellent workability. If the porosity of the positive electrode mixture layer is less than 15%, the positive electrode plate tends to be broken and tends to be difficult to wind.

本発明において、正極合剤層の多孔度は、放電末状態(完全に放電した状態)の正極合剤層での値である。電解液が注液される前の状態の正極板は、放電末状態であり、そのまま多孔度の測定に供することができる。また、完成された蓄電素子が備える正極板については、0.1C以下の放電電流にて蓄電素子を十分に放電末状態としてから正極板を取り出し、更に電解液を十分に除去した状態で測定することが必要である。また、本発明において、正極合剤層の多孔度は、乾燥状態での値であり、具体的には、正極板を100℃で14時間真空乾燥を行った後の測定値である。   In the present invention, the porosity of the positive electrode mixture layer is a value in the positive electrode mixture layer in the final state of discharge (completely discharged state). The positive electrode plate in a state before the electrolyte solution is injected is in a discharged state, and can be directly used for measurement of the porosity. In addition, the positive electrode plate included in the completed electric storage element is measured in a state where the electric storage element is sufficiently discharged at a discharge current of 0.1 C or less, the positive electrode plate is taken out, and the electrolytic solution is sufficiently removed. It is necessary. In the present invention, the porosity of the positive electrode mixture layer is a value in a dry state, specifically, a measured value after the positive electrode plate is vacuum dried at 100 ° C. for 14 hours.

正極合剤層の多孔度は、具体的には、以下の式に従って求められる。
多孔度(%)=(正極合剤層の空孔体積/正極合剤層の容積)×100
Specifically, the porosity of the positive electrode mixture layer is determined according to the following formula.
Porosity (%) = (Void volume of positive electrode mixture layer / volume of positive electrode mixture layer) × 100

なお、正極合剤層の空孔体積及び容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により測定される。   In addition, the void | hole volume and volume of a positive mix layer are measured by the mercury intrusion method using a mercury porosimeter.

正極合剤層の多孔度は、正極合剤層の組成や塗布質量(正極合剤層の単位面積当たりの質量)に応じて、厚さを調節することによって制御することができる。具体的には、中間層の上に塗工し乾燥させた正極合剤層に対して、プレス圧やギャップ(プレス部の隙間)を調整してプレスし、正極合剤層の厚さを調節することによって所望の多孔度を備えさせることができる。同じギャップであればプレス圧を高く設定する程、正極合剤層が薄くなり、正極合剤層の多孔度を低くすることができ、プレス圧を低く設定する程、正極合剤層が厚くなり、正極合剤層の多孔度を高くすることができる。   The porosity of the positive electrode mixture layer can be controlled by adjusting the thickness in accordance with the composition of the positive electrode mixture layer and the coating mass (mass per unit area of the positive electrode mixture layer). Specifically, the thickness of the positive electrode mixture layer is adjusted by adjusting the pressing pressure and gap (gap of the press part) to the positive electrode mixture layer coated and dried on the intermediate layer. By doing so, a desired porosity can be provided. If the same gap is set, the higher the press pressure, the thinner the positive electrode mixture layer, and the lower the porosity of the positive electrode mixture layer. The lower the press pressure, the thicker the positive electrode mixture layer. The porosity of the positive electrode mixture layer can be increased.

正極合剤層に使用される正極活物質の種類については、本発明の正極板を使用する非水電解質蓄電素子の種類に応じて適宜設定される。   About the kind of positive electrode active material used for a positive mix layer, it sets suitably according to the kind of nonaqueous electrolyte electrical storage element which uses the positive electrode plate of this invention.

例えば、本発明の正極板を非水電解質二次電池に使用する場合、正極活物質は、リチウムイオンやナトリウムイオン等を可逆的に吸蔵及び放出できるものであればよく、無機化合物であっても、また有機化合物であってもよい。非水電解質リチウム二次電池用の正極活物質として使用される無機化合物としては、具体的には、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2等)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2等)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoy2等)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えばLiNixCoyMn1-x-y2、Liα[NixCoyMn1-x-y]1-αO2等)、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物(LixMn24等)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4等)等が挙げられる。また、非水電解質二次電池用の正極活物質として使用される有機化合物としては、具体的には、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、フッ化カーボン等が挙げられる。 For example, when the positive electrode plate of the present invention is used for a nonaqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode active material may be any material that can reversibly occlude and release lithium ions, sodium ions, etc., and may be an inorganic compound. Further, it may be an organic compound. Specific examples of the inorganic compound used as the positive electrode active material for the nonaqueous electrolyte lithium secondary battery include a lithium nickel composite oxide (eg, Li x NiO 2 ) and a lithium cobalt composite oxide (eg, Li x CoO). 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (eg, LiNi 1-y Co y O 2 etc.), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (eg, LiNi x Co y Mn 1-xy O 2 , Liα [Ni x Co y Mn 1-xy ] 1- αO 2 etc.), spinel type lithium manganese composite oxide (Li x Mn 2 O 4 etc.), lithium phosphorus oxide having an olivine structure (eg Li x FePO 4 , Li x Fe 1-y Mn y PO 4 , Li x CoPO 4, etc.). Specific examples of the organic compound used as the positive electrode active material for the nonaqueous electrolyte secondary battery include conductive polymer materials such as polyaniline and polypyrrole, disulfide polymer materials, and carbon fluoride.

また、例えば、本発明の正極板をリチウムイオンキャパシタに使用する場合、正極活物質は、電気二重層キャパシタの正極活物質として使用できることを限度として、特に制限されないが、例えば、上記の無機化合物や有機化合物の他に活性炭等の炭素材料が挙げられる。   In addition, for example, when the positive electrode plate of the present invention is used for a lithium ion capacitor, the positive electrode active material is not particularly limited as long as it can be used as a positive electrode active material of an electric double layer capacitor. In addition to organic compounds, carbon materials such as activated carbon can be used.

本発明の正極板において、正極活物質は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   In the positive electrode plate of the present invention, the positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.

正極合剤層における正極活物質の含有量としては、特に制限されないが、例えば、正極合剤層の総量当たり、正極活物質が50〜98.9質量%、好ましくは70〜97.5質量%、更に好ましくは85〜97質量%が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as content of the positive electrode active material in a positive mix layer, For example, a positive electrode active material is 50-98.9 mass% per total amount of a positive mix layer, Preferably it is 70-97.5 mass%. More preferably, 85-97 mass% is mentioned.

正極合剤層に使用されるバインダーは、結着剤として使用できるものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の様なフッ化ビニリデン含有共重合体、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル、フッ素ゴム等が挙げられる。これらのバインダーは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The binder used for the positive electrode mixture layer may be any binder that can be used as a binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. And vinylidene fluoride-containing copolymers such as styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile, and fluororubber. These binders may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

正極合剤層におけるバインダーの含有量としては、特に制限されないが、例えば、正極合剤層の総量当たり、バインダーが1〜25質量%、好ましくは2〜15質量%、更に好ましくは2〜7.5質量%が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as content of the binder in a positive mix layer, For example, a binder is 1-25 mass% per total amount of a positive mix layer, Preferably it is 2-15 mass%, More preferably, 2-7. 5 mass% is mentioned.

正極合剤層には、正極活物質及びバインダーの他に、必要に応じて、導電剤が含有されてもよい。正極合剤層に使用される導電剤の種類については、前記中間層に配合されるものと同様である。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点から、好ましくはアセチレンブラックが挙げられる。   The positive electrode mixture layer may contain a conductive agent, if necessary, in addition to the positive electrode active material and the binder. About the kind of electrically conductive agent used for a positive mix layer, it is the same as that of what is mix | blended with the said intermediate | middle layer. Among these, acetylene black is preferable from the viewpoints of electron conductivity and coatability.

正極合剤層に導電剤を含有させる場合、その含有量については、特に制限されないが、例えば、正極合剤層の総量当たり、導電剤が0.1〜25質量%、好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜7.5質量%が挙げられる。   When the conductive agent is contained in the positive electrode mixture layer, the content thereof is not particularly limited. For example, the conductive agent is 0.1 to 25% by mass, preferably 0.5 to 0.5%, based on the total amount of the positive electrode mixture layer. 15 mass%, More preferably, 1-7.5 mass% is mentioned.

正極合剤層には、必要に応じて、更に、増粘剤、フィラー等の添加剤が含有されてもよい。これらの添加剤の種類については、前記中間層に配合されるものと同様である。   The positive electrode mixture layer may further contain additives such as a thickener and a filler as necessary. About the kind of these additives, it is the same as that of what is mix | blended with the said intermediate | middle layer.

正極合剤層の単位面積当たりの質量については、特に制限されないが、例えば0.5〜2.5g/100cm2、好ましくは1.5〜2.5g/100cm2が挙げられる。このような単位面積当たりの質量を充足することによって、正極板の加工性に優れ、エネルギー密度、充放電レート特性等のバランスの良い非水電解質蓄電素子を提供することが可能になる。 Although it does not restrict | limit especially about the mass per unit area of a positive mix layer, For example, 0.5-2.5 g / 100cm < 2 >, Preferably 1.5-2.5g / 100cm < 2 > is mentioned. By satisfying such a mass per unit area, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element that is excellent in workability of the positive electrode plate and has a good balance of energy density, charge / discharge rate characteristics, and the like.

正極合剤層の厚みについては、前述する多孔度を充足できる範囲であればよいが、例えば、15〜160μm以下、好ましくは35〜130μm、更に好ましくは35〜110μmが挙げられる。なお、ここで示す正極合剤層の厚みは、正極板の片面当たりの正極合剤層の厚みを指す。   The thickness of the positive electrode mixture layer may be in a range that can satisfy the porosity described above, and is, for example, 15 to 160 μm or less, preferably 35 to 130 μm, and more preferably 35 to 110 μm. In addition, the thickness of the positive mix layer shown here refers to the thickness of the positive mix layer per one side of a positive electrode plate.

正極合剤層は、構成成分を、N−メチルピロリドン、トルエン等の有機溶媒又は水に混合してペーストを調製した後、得られたペーストを前記中間層の上に塗工、乾燥した後に、正極合剤層が所望の多孔度となるようにプレス圧を調節し、ロールプレス等でプレスすることによって形成することができる。塗布、乾燥等の方法や条件については周知のものを採用すればよい。   The positive electrode mixture layer was prepared by mixing the constituent components with an organic solvent such as N-methylpyrrolidone and toluene or water, and then applying the obtained paste onto the intermediate layer and drying. It can be formed by adjusting the pressing pressure so that the positive electrode mixture layer has a desired porosity and pressing with a roll press or the like. Known methods and conditions such as coating and drying may be employed.

2.非水電解質蓄電素子
本発明の非水電解質蓄電素子は、前記正極板を備えることを特徴とする。このように、非水電解質蓄電素子において、前記正極板を使用することにより、内部抵抗の上昇開始温度を高めて、通常使用温度域内の高温域における耐久性や出入力特性の低下を抑制させることが可能になる。
2. Non-aqueous electrolyte storage element The non-aqueous electrolyte storage element of the present invention includes the positive electrode plate. As described above, in the non-aqueous electrolyte storage element, by using the positive electrode plate, it is possible to increase the temperature at which the internal resistance starts to rise, and to suppress deterioration in durability and input / output characteristics in a high temperature range within the normal use temperature range. Is possible.

本発明の非水電解質蓄電素子の具体的態様として、非水電解質二次電池、及びリチウムイオンキャパシタが挙げられる。   Specific examples of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention include a nonaqueous electrolyte secondary battery and a lithium ion capacitor.

本発明の非水電解質蓄電素子は、前記正極板以外に、非水電解質蓄電素子として機能するために、負極板と、非水電解質と、正極板と負極板との間に配置されるセパレータとを備えていればよい。以下、本発明の非水電解質蓄電素子を構成する部材について詳細に説明する。   In addition to the positive electrode plate, the non-aqueous electrolyte electricity storage element of the present invention functions as a non-aqueous electrolyte electricity storage element, and includes a negative electrode plate, a non-aqueous electrolyte, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. As long as it has. Hereafter, the member which comprises the nonaqueous electrolyte electrical storage element of this invention is demonstrated in detail.

[負極板]
負極板は、負極集電体上に負極合剤層が形成されていればよい。
[Negative electrode plate]
The negative electrode plate should just have the negative mix layer formed on the negative electrode collector.

負板極に使用される負極集電体としては、特に制限されないが、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、クロムメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。これらの中でも、加工し易さとコストの点から、銅が好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as a negative electrode collector used for a negative electrode, For example, metal materials, such as copper, nickel, stainless steel, nickel plating steel, chromium plating steel, are mentioned. Among these, copper is preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

負極合剤層には、負極活物質が含まれる。負極活物質としては、リチウムイオンやナトリウムイオン等を可逆的に吸蔵及び放出できることを限度として、特に制限されない。非水電解質二次電池に使用される負極活物質として、具体的には、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)等の非晶質炭素;黒鉛;Al、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等の金属とリチウムとの合金;酸化ケイ素;酸化タングステン;酸化モリブデン;硫化鉄;硫化チタン;チタン酸リチウム等が挙げられる。また、リチウムイオンキャパシタに使用される負極活物質として、具体的には、活性炭が挙げられる。これらの負極活物質は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly store and release lithium ions, sodium ions, and the like. Specifically, the negative electrode active material used in the non-aqueous electrolyte secondary battery includes amorphous carbon such as non-graphitizable carbon (hard carbon) and graphitizable carbon (soft carbon); graphite; Al, Alloys of metals such as Si, Pb, Sn, Zn, Cd and lithium; silicon oxide; tungsten oxide; molybdenum oxide; iron sulfide; titanium sulfide; Moreover, specifically, activated carbon is mentioned as a negative electrode active material used for a lithium ion capacitor. These negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

また、負極合剤層には、前記負極活物質の他に、必要に応じて、導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の添加剤が含まれていてもよい。これらの添加剤の種類については、正極合剤層に配合されるものと同様である。   In addition to the negative electrode active material, the negative electrode mixture layer may contain additives such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler as necessary. About the kind of these additives, it is the same as that of what is mix | blended with a positive mix layer.

負極板は、負極合剤層の構成成分を、N−メチルピロリドン、トルエン等の有機溶媒又は水に混合してペーストを調製した後、得られたペーストを前記負極集電体の上に塗工し、乾燥、ロールプレス等で負極合剤層の密度及び厚みを調整することによって形成することができる。塗布、乾燥等の方法や条件については周知のものを採用すればよい。   The negative electrode plate was prepared by mixing the constituents of the negative electrode mixture layer with an organic solvent such as N-methylpyrrolidone and toluene or water, and preparing the paste, and then coating the obtained paste on the negative electrode current collector. And it can form by adjusting the density and thickness of a negative mix layer by drying, a roll press, etc. Known methods and conditions such as coating and drying may be employed.

[非水電解質]
非水電解質に使用される非水溶媒としては、特に制限されないが、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状炭酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル類;テトラヒドロフラン又はその誘導体;1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジブトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジオキソラン又はその誘導体;エチレンスルフィド、スルホラン、スルトン又はその誘導体等が挙げられる。これらの非水溶媒は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[Nonaqueous electrolyte]
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, vinylene carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone Cyclic esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl butyrate; tetrahydrofuran or derivatives thereof; 1,3-dioxane, 1, Ethers such as 4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dibutoxyethane and methyldiglyme; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; dioxolane or derivatives thereof; ethylene sulfide, sulfur Examples include holan, sultone, and derivatives thereof. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

また、非水電解質に使用される支持塩としては、特に制限されるものではなく、一般に非水電解質二次電池に使用される広電位領域において安定であるリチウム塩が使用できる。当該支持塩として、例えば、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO23、LiB(C242、LiC(C25SO23等が挙げられる。これらの支持塩は1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。非水電解質における支持塩の含有量については、特に制限されず、使用する支持塩の種類や非水溶媒種類等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、0.1〜5.0mol/L、好ましくは0.8〜2.0mol/Lが挙げられる。 The supporting salt used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and lithium salts that are stable in a wide potential region generally used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. Examples of the supporting salt include LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiB (C 2 O 4) 2, LiC (C 2 F 5 SO 2) 3 and the like. These supporting salts may be used alone or in combination of two or more. The content of the supporting salt in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited and may be appropriately set according to the type of the supporting salt to be used, the type of the non-aqueous solvent, and the like. For example, 0.1 to 5.0 mol / L Preferably, 0.8-2.0 mol / L is mentioned.

[セパレータ]
セパレータは、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されず、微多孔性膜や不織布等が使用される。セパレータを構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリイミド系樹脂、セルロース類が挙げられる。これらの材料は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[Separator]
The separator is not particularly limited as long as it has insulating properties, and a microporous film or a nonwoven fabric is used. Examples of the material constituting the separator include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyimide resins, and celluloses. These materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

[他の構成部材]
また、非水電解質蓄電素子において、その他の構成要素としては、端子、絶縁板、ケース等があるが、本発明の非水電解質蓄電素子において、これらの構成要素は従来用いられているものをそのまま用いても差し支えない。
[Other components]
Further, in the nonaqueous electrolyte storage element, other components include a terminal, an insulating plate, a case, etc., but in the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention, these components are used as they are. It can be used.

[非水電解質蓄電素子の構造]
図2に、本発明の非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図2に示す非水電解液蓄電素子1は、電極群2が外装体3に収納されている。電極群2は、本発明の非水電解質蓄電素子用正極と、負極活物質を含有する負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4'を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5'を介して負極端子5と電気的に接続されている。
[Structure of nonaqueous electrolyte storage element]
FIG. 2 is a schematic view of a rectangular nonaqueous electrolyte storage element 1 which is an embodiment of the nonaqueous electrolyte storage element of the present invention. In the figure, the inside of the container is seen through. In the non-aqueous electrolyte storage element 1 shown in FIG. 2, the electrode group 2 is housed in an exterior body 3. The electrode group 2 is formed by winding the positive electrode for a nonaqueous electrolyte electricity storage device of the present invention and the negative electrode containing a negative electrode active material through a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4 ′, and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5 ′.

本発明の非水電解液蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型、角型(矩形状)、扁平型等の蓄電素子が一例として挙げられる。   The configuration of the non-aqueous electrolyte storage element of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include cylindrical, square (rectangular), and flat storage elements.

[製造方法]
本発明の非水電解質蓄電素子は、正極板と負極版の間にセパレータを挟み、これらに非水電解質を含浸させることによって製造される。
[Production method]
The nonaqueous electrolyte storage element of the present invention is manufactured by sandwiching a separator between a positive electrode plate and a negative electrode plate and impregnating them with a nonaqueous electrolyte.

3.蓄電装置
本発明の蓄電装置は、前記非水電解質蓄電素子を備えることを特徴とする。本発明において、蓄電装置とは、前記非水電解質蓄電素子を用いて、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給したり、当該動力源から電力を供給されたりする装置であり、前記非水電解質蓄電素子の他に、必要に応じて、前記非水電解質蓄電素を制御するために、電子制御ユニット等を備えていてもよい。
3. Power Storage Device A power storage device according to the present invention includes the nonaqueous electrolyte power storage element. In the present invention, the power storage device is a device that uses the non-aqueous electrolyte power storage element to supply electric power to a power source that operates with electric energy, or is supplied with electric power from the power source. In addition to the electrolyte storage element, an electronic control unit or the like may be provided as needed to control the non-aqueous electrolyte storage element.

本発明の蓄電装置は、前記非水電解質蓄電素を1個備えていてもよく、また前記非水電解質蓄電素を複数個備えていてもよい。   The power storage device of the present invention may include one non-aqueous electrolyte storage element or a plurality of the non-aqueous electrolyte storage elements.

本発明の蓄電装置の一実施形態を図3に示す。図3において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解液蓄電素子1を備えている。前記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。   One embodiment of the power storage device of the present invention is shown in FIG. In FIG. 3, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and a plug-in hybrid vehicle (PHEV).

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す正極合剤層の多孔度は、前述する方法に従って測定した値である。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely using an Example, this invention is limited to these Examples and is not interpreted. In addition, the porosity of the positive mix layer shown below is a value measured according to the method described above.

1.リチウム二次電池用正極板の製造
実施例1
導電剤(アセチレンブラック)30質量部と、含フッ素樹脂バインダー(PVDF、平均分子量28万)と、非水系溶媒(N−メチルピロリドン;NMP)を含む中間層用のペーストを作製した。当該中間層層用のペーストは、NMPの量を調整することにより、固形分濃度を14質量%に調整し、マルチブレンダーミルを用いた混練工程を経て作製した。この中間層用のペーストを塗布質量(単位面積当たりの中間層質量)が0.03g/100cm2となるように、厚さ20μmの集電体(アルミ箔)の片面に塗布し、100℃の恒温槽中でNMPを蒸発させて乾燥することで、中間層を備えた集電体を作製した。
1. Manufacture of positive electrode plates for lithium secondary batteries
Example 1
A paste for an intermediate layer containing 30 parts by mass of a conductive agent (acetylene black), a fluororesin binder (PVDF, average molecular weight 280,000), and a non-aqueous solvent (N-methylpyrrolidone; NMP) was produced. The intermediate layer paste was prepared through a kneading step using a multi-blender mill by adjusting the amount of NMP to adjust the solid content concentration to 14% by mass. This intermediate layer paste was applied to one side of a current collector (aluminum foil) having a thickness of 20 μm so that the application mass (intermediate layer mass per unit area) was 0.03 g / 100 cm 2 . A current collector provided with an intermediate layer was produced by evaporating and drying NMP in a thermostatic bath.

次に、正極活物質(リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/32))94質量部と、導電剤(アセチレンブラック)3質量部と、バインダー(PVDF;平均分子量28万)3質量部と、非水系溶媒(NMP)を含む正極合剤層用のペーストを作製した。当該正極合剤層用のペーストは、NMPの量を調整することにより、固形分を68質量%に調整し、マルチブレンダーミルを用いた混練工程を経て作製した。この正極合剤層用のペーストを塗布質量(単位面積当たりの正極合剤層質量)2.0g/100cm2となるように前記中間層の上に塗布し、100℃の恒温槽中でNMPを蒸発させて乾燥した。次に、正極合剤層の多孔度が39%となるようにロールプレスを行い、直径1.4cmの円形状に切り出すことで正極電極板を作製した。作製された正極電極板の中間層の厚み(集電体と正極合剤層に挟まれている部分の厚み、以下の実施例2、比較例1も同様)は2μm、正極合剤層の厚みは105μmであった。正極電極板は真空乾燥(温度100℃、14時間)した後、後述の抵抗測定に使用した。 Next, 94 parts by mass of a positive electrode active material (lithium nickel manganese cobalt composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 )), 3 parts by mass of a conductive agent (acetylene black), and a binder (PVDF A paste for a positive electrode mixture layer containing 3 parts by mass of an average molecular weight of 280,000) and a non-aqueous solvent (NMP) was prepared. The paste for the positive electrode mixture layer was prepared through a kneading process using a multi-blender mill by adjusting the amount of NMP to adjust the solid content to 68% by mass. This paste for the positive electrode mixture layer was applied on the intermediate layer so as to have a coating mass (positive electrode mixture layer mass per unit area) of 2.0 g / 100 cm 2, and NMP was applied in a constant temperature bath at 100 ° C. Evaporated to dryness. Next, roll pressing was performed so that the porosity of the positive electrode mixture layer was 39%, and a positive electrode plate was produced by cutting out into a circular shape having a diameter of 1.4 cm. The thickness of the intermediate layer of the produced positive electrode plate (the thickness of the portion sandwiched between the current collector and the positive electrode mixture layer, the same applies to Example 2 and Comparative Example 1 below) is 2 μm, and the thickness of the positive electrode mixture layer Was 105 μm. The positive electrode plate was vacuum dried (temperature 100 ° C., 14 hours) and then used for resistance measurement described later.

実施例2
正極合剤層の多孔度が26%となるようにロールプレスの条件を代えたこと以外は、前記実施例1と同条件で正極電極板を作成した。作製された正極電極板の中間層の厚みは2μm、正極合剤層の厚みは93μm、正極合剤層の多孔度は26%であった。正極電極板は真空乾燥(温度100℃、14時間)した後、後述の抵抗測定に使用した。
Example 2
A positive electrode plate was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the roll press conditions were changed so that the porosity of the positive electrode mixture layer was 26%. The thickness of the intermediate layer of the produced positive electrode plate was 2 μm, the thickness of the positive electrode mixture layer was 93 μm, and the porosity of the positive electrode mixture layer was 26%. The positive electrode plate was vacuum dried (temperature 100 ° C., 14 hours) and then used for resistance measurement described later.

比較例1
ロールプレスを行わなかったこと以外は、前記実施例1と同条件で正極電極板を作成した。作製された正極電極板の中間層の厚みは3μm、正極合剤層の厚みは135μm、正極合剤層の多孔度は55%であった。正極電極板は真空乾燥(温度100℃、14時間)した後、後述の抵抗測定に使用した。
Comparative Example 1
A positive electrode plate was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the roll press was not performed. The thickness of the intermediate layer of the produced positive electrode plate was 3 μm, the thickness of the positive electrode mixture layer was 135 μm, and the porosity of the positive electrode mixture layer was 55%. The positive electrode plate was vacuum dried (temperature 100 ° C., 14 hours) and then used for resistance measurement described later.

2.電極抵抗の測定
抵抗測定用セルの作製方法
電極の抵抗測定には、トムセル(有限会社日本トムセル社製)を用いた。このトムセルは、下蓋、電極板、セパレータ、電極板、円盤、板ばね、及び上蓋で構成されている。ステンレス製の下蓋の上に存在するパッキンの内側に、予め非水電解質に浸漬させた二枚の正極電極板により一枚のセパレータを挟み込むようにして載せた。この時、各正極電極板の活物質塗布面が向き合うようにした。その後、ステンレス製の円盤と板ばねをのせ,最後にステンレス製の上蓋を載せた後にナットにより締め付けて固定した。このときの締め付け圧は0.5Nmとした。
2. Measurement of electrode resistance
Method for Producing Resistance Measurement Cell Tomcell (manufactured by Nippon Tomcell Co., Ltd.) was used for measuring the resistance of the electrode. This tom cell is composed of a lower lid, an electrode plate, a separator, an electrode plate, a disk, a leaf spring, and an upper lid. On the inside of the packing existing on the stainless steel bottom lid, a separator was placed between two positive electrode plates previously immersed in a non-aqueous electrolyte. At this time, the active material application surfaces of the positive electrode plates were made to face each other. After that, a stainless steel disk and a leaf spring were placed, and finally a stainless steel upper lid was placed, and then tightened and fixed with a nut. The tightening pressure at this time was 0.5 Nm.

使用した非水電解質及びセパレータは、以下の通りである。
[非水電解質]
エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)/ジメチルカーボネート(DMC)を体積比30:35:35の割合で混合した混合溶媒に、含フッ素系電解質塩である六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0mol/lの濃度で溶解させ、非水電解質を作製した。該非水電解質中の水分量は50ppm未満とした。
The nonaqueous electrolyte and separator used are as follows.
[Nonaqueous electrolyte]
In a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a volume ratio of 30:35:35, lithium hexafluorophosphate (LiPF) which is a fluorine-containing electrolyte salt is used. 6 ) was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l to prepare a non-aqueous electrolyte. The amount of water in the non-aqueous electrolyte was less than 50 ppm.

[セパレータ]
セパレータには、透気度が約600秒/100ccである厚さ30μmのポリエチレン微多孔膜を直径1.6cmの円形に加工したものを用いた。
[Separator]
As the separator, a 30 μm thick polyethylene microporous film having an air permeability of about 600 seconds / 100 cc and processed into a circle having a diameter of 1.6 cm was used.

電極抵抗の測定方法
測定用セルを恒温槽中に入れ、恒温槽を3℃/minで昇温させながら、1kHz(振幅5mV)の交流抵抗を測定した。セル温度は、セルの上面に設置した温度測定用端子により得られた温度を記録した。交流抵抗測定は、ソーラトロン社製の1287型ポテンショ/ガルバノスタットと1260型周波数応答アナライザを組み合わせた装置を使用した。
Electrode Resistance Measurement Method A measuring cell was placed in a thermostatic bath, and an AC resistance of 1 kHz (amplitude 5 mV) was measured while raising the temperature of the thermostatic bath at 3 ° C./min. As the cell temperature, the temperature obtained by a temperature measuring terminal installed on the upper surface of the cell was recorded. The AC resistance measurement was performed using a device combining a 1287 type potentio / galvanostat made by Solartron and a 1260 type frequency response analyzer.

3.測定結果
得られた結果を表1に示す。実施例1〜2及び比較例1のいずれの正極板でも、75℃以上の温度域において、内部抵抗の上昇開始点が認められたが、正極合剤層の多孔度が39%以下の場合(実施例1及び2)では、正極合剤層の多孔度が55%の場合に比べて、内部抵抗の上昇開始温度が上昇していた。
3. The results obtained are shown in Table 1. In any of the positive electrode plates of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the starting point of increase in internal resistance was observed in the temperature range of 75 ° C. or higher. However, when the porosity of the positive electrode mixture layer was 39% or less ( In Examples 1 and 2), the temperature at which the internal resistance started to increase was higher than when the porosity of the positive electrode mixture layer was 55%.

Figure 2016143505
Figure 2016143505

1 非水電解液蓄電素子
2 電極群
3 外装体
4 正極端子
4' 正極リード
5 負極端子
5' 負極リード
11 正極集電体
12 中間層
13 正極合剤層
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte storage element 2 Electrode group 3 Exterior body 4 Positive electrode terminal 4 ′ Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 5 ′ Negative electrode lead 11 Positive electrode current collector 12 Intermediate layer 13 Positive electrode mixture layer 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (6)

正極集電体と、正極活物質を含む正極合剤層と、前記正極集電体と前記正極合剤層との間に位置する中間層とを備え、
前記中間層が、導電剤及び含フッ素樹脂バインダーを含み、
前記正極合剤層の多孔度が39%以下である、ことを特徴とする非水電解質蓄電素子用正極板。
A positive electrode current collector, a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, and an intermediate layer located between the positive electrode current collector and the positive electrode mixture layer,
The intermediate layer includes a conductive agent and a fluorine-containing resin binder,
The positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element, wherein the positive electrode mixture layer has a porosity of 39% or less.
前記正極合剤層の多孔度が15〜39%である、請求項1に記載の非水電解質蓄電素子用正極板。   The positive electrode plate for nonaqueous electrolyte electricity storage elements according to claim 1, wherein the porosity of the positive electrode mixture layer is 15 to 39%. 前記含フッ素樹脂バインダーがポリフッ化ビニリデンである、請求項1又は2に記載の非水電解質蓄電素子用正極板。   The positive electrode plate for nonaqueous electrolyte electricity storage elements according to claim 1 or 2, wherein the fluororesin binder is polyvinylidene fluoride. 前記正極合剤層の塗布質量が0.5〜2.5g/100cm2である、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質蓄電素子用正極板。 The coating amount of the positive electrode mixture layer is 0.5 to 2.5 g / 100 cm 2, the non-aqueous electrolyte energy storage device for the positive electrode plate according to claim 1. 請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解質蓄電素子用正極板を備える、非水電解質蓄電素子。   A nonaqueous electrolyte storage element comprising the positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte storage element according to claim 1. 請求項5に記載の非水電解質蓄電素子を備える、蓄電装置。   A power storage device comprising the nonaqueous electrolyte power storage element according to claim 5.
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